增韧阻隔性尼龙11复合材料的制备与性能研究

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尼龙11(PA11)是一种具有密度小、耐腐蚀性高、吸水性低、尺寸稳定性好等特点的通用工程塑料,广泛应用在航空、汽车、输油管道、煤气工程等方面。然而在某些特定环境下,单纯的尼龙11的阻隔性能及力学性能尚不能完全满足其要求。为此,本课题采用乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)与PA11通过熔融共混的方法制备出了 PA11/EVOH复合材料,然后再与改性蒙脱土进行熔融共混,制备出PA11/EVOH/蒙脱土三元复合材料。采用材料力学实验机、冲击试验机、扫描电子显微镜(SEM)、流变仪等对复合材料的力学性能、形态结构、阻隔性能、流变性能等方面进行了研究。阻隔性能和力学性能研究表明,当二元复合材料的配比为PA11/EVOH=75/25时,材料的吸油值达到最小值,为0.16%(二甲苯),冲击强度为23.857 KJ/m2。与纯PA11相比,共混材料的阻隔性能、冲击强度分别提高了 5倍和24.9%。SEM照片表明,随着EVOH含量增加,EVOH与PA11的相容性逐步改善。当三元复合材料的配比为PA11/EVOH/蒙脱土=75/25/10时,共混材料的吸油值为0.19%(二甲苯),冲击强度为30.24 KJ/m2。与纯PA11相比,共混材料的阻隔性能、冲击强度分别提高了 4.3倍和58.3%。SEM照片表明,随着蒙脱土含量增加,蒙脱土能够均匀地分布在PA11/EVOH材料中。之后对PA11/EVOH及PA11/EVOH/蒙脱土复合材料的流变行为进行了考察。研究结果表明,二元及三元复合材料均为假塑性流体,均表现出剪切变稀行为。加入EVOH后,非牛顿指数n值变小,体系对剪切速率的敏感性增强;随着EVOH含量的增加,储能模量(G’)、损耗模量(G”)、复合粘度(η*)均呈现出先升高后降低的趋势,复合材料的粘弹性得到了提升。损耗因子(tanδ)均低于纯PA11,复合材料回复性优于PA11。加入蒙脱土后,n、G’、G’、η*均与蒙脱土含量无明显关联,但tanδ均低于二元复合材料,复合材料回复性得到了进一步提高。这些研究成果将为开发低成本高阻隔的尼龙复合材料奠定了基础。
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